ESTUDIO MECANISTICO DE ANTIOXIDANTES MEDIANTE DFT Y SIMULACIONES DE VOLTAMETRIA

EDGARDO MAXIMILIANO GAVILÁN; S. A. RODRÍGUEZ

Simposio; I SIMODAR; 2022

Los antioxidantes son sustancias naturales o sintéticas que previenen la degradaciónoxidativa de las biomoléculas y que son de amplio uso en la industria de los alimentos,cosméticos y nutracéuticos, entre otros. Por ello, comprender el mecanismo de oxidación deestos compuestos es de gran importancia para conocer su bioactividad.Los principales parámetros termodinámicos que describen estas reacciones de oxidaciónson el potencial de oxidación estándar (E°) y los pKa de las moléculas involucradas. Estosparámetros pueden calcularse utilizando la Teoría del Funcional de la Densidad (DFT porsus siglas en inglés) [1-2]. Por su parte, las técnicas electroquímicas tienen la ventaja devincular la termodinámica y la cinética de reacción de una cupla redox. Este es el caso de laVoltametría Cíclica (CV por sus siglas en inglés), de amplio uso en distintos campos de laciencia, ya que con esta técnica es posible estudiar el mecanismo de las reacciones debidoa que la respuesta de la corriente es un emergente de los procesos fisicoquímicosimplicados. Por esta razón, en el presente trabajo se propone el uso de DFT y simulacionesde CV para estudiar minuciosamente los mecanismos de oxidación de moléculas de interés,con el apoyo de medidas experimentales. La estrategia consiste en proponer un mecanismocon los cálculos de DFT y luego contrastar medidas experimentales con simulaciones de CVutilizando el mecanismo sugerido.Empleando esta metodología, se ha propuesto el mecanismo de oxidación para dosmoléculas orgánicas, BHA (butilhidroxianisol) y Betanidina. Para el primer caso, elmecanismo que mejor representa la electroquímica del BHA es una transferencia de doselectrones en dos etapas diferenciadas (Fig. a y b). Mientras que para la Betanidina cuyomecanismo de oxidación es mucho más complejo, se ha logrado estudiar y reproducir laelectroquímica de los dos primeros picos voltamétricos de oxidación (Fig. c y d).Figura. a) Mecanismo para BHA, b) voltagrama simulado y experimental de BHA. c) Mecanismo de la Betanidina (picos I, II). d) voltagramasimulado y experimental de BetanidinaBReferencias1) Rodriguez, S. A. and Baumgartner, M. T., ACS OMEGA, 2020, 23, 13751–13759.2) Tapia Mattar, V.; Gavilán-Arriazu, E. M. and Rodriguez, S. A., J Chem Educ, 2021, 99, 1044–1052.